變頻水泵停泵控制的較好方法
2013-5-4 15:40:39??????點(diǎn)擊：
變頻水泵可以采用水位、壓力、變頻調速等多種控制方式，滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需求，防止蓄水池二次污染、運行時(shí)不對市政管網(wǎng)產(chǎn)生負壓、充分利用市政管網(wǎng)壓力等諸多優(yōu)點(diǎn)使得無(wú)負壓給水設備成為新一代具代表性的環(huán)保節能供水設備，深受廣大用的好評。
變頻給水泵停泵控制較好方法是：
當用水流量小于一臺泵的額定流量時(shí)，同一臺泵恒壓供水。按離心泵理論，在相似工況下，水泵的水力功率與三次方轉速成正比。當用水流量接近為零（但恒壓）時(shí)，泵轉速較低，其功率也較小。對于常用的離心泵而言，變頻水泵在零流量下消耗的功率約為相同大小恒速泵額定功率的1/4或更?。ㄅc水泵的Q、H外特性、恒壓值等有關(guān)），但變頻泵長(cháng)期在零流量下運轉并白白消耗能量終究是一個(gè)缺點(diǎn)，當泵的功率較大時(shí)，此缺點(diǎn)更為突出。
為了使變頻水泵在不用水時(shí)能夠停泵，以便節能，減少泵的磨損，現在國外變頻器（具有多泵并聯(lián)恒壓供水控制功能）采用這樣的一種控制方案：當變頻泵轉速（頻率）降低至接近零流量閾值時(shí)，變頻器發(fā)出一個(gè)指令，使變頻泵停泵休息。管網(wǎng)系統中接有一個(gè)小氣壓罐，當變頻泵停泵后，由氣壓罐維持供水；當供水壓力降低至某一設定值時(shí)，變頻器接受此壓力信息，使變頻水泵啟動(dòng)并恢復恒壓供水。在實(shí)際供水中，并不希望當變頻水泵轉速降低至零流量閾值就立即停泵，而是經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，經(jīng)判斷并確認沒(méi)有用水后才停水泵。為此，可在電腦控制程序中設置判斷程序，以達到此目的。具體方法：當變頻水泵轉速（頻率）降低至零流量閾值并持續T時(shí)間（T為判斷時(shí)間，可按需設定）電腦才發(fā)出停變頻水泵的指令，使變頻水泵自停，此功能稱(chēng)為變頻水泵自動(dòng)睡眠功能。在停泵期間，如有人用水并引起管網(wǎng)壓力下降，當下降至開(kāi)泵壓力（壓力值可按需設定）時(shí)，電腦接受此壓力信息，下達指令使變頻泵自動(dòng)啟動(dòng)并恢復恒壓供水，此功能稱(chēng)為變頻泵自動(dòng)喚醒功能。
據了解，國內大多數生產(chǎn)變頻給水設備的廠(chǎng)家為了使變頻給水機在小流量供水時(shí)能較好地節約電能和不用水時(shí)停泵，在給水系統中設置了一個(gè)小氣壓罐和一個(gè)小工頻泵。
筆者認為，采用小工頻泵和小氣壓罐的方案存在問(wèn)題較多，不如采用變頻泵自動(dòng)睡眠和自動(dòng)喚醒方案。我公司研制生產(chǎn)的智能型變頻給水設備已成功應用了變頻泵自動(dòng)睡眠和自動(dòng)喚醒方案，經(jīng)試驗和交付用戶(hù)使用證明十分成功。
當變頻水泵的功率很大，例如一臺水泵的功率為120kW，在接近零流量供水時(shí)，變頻水泵實(shí)際的耗能約1/4×120=30kW。此時(shí)，當小流量用水時(shí)，變頻大泵會(huì )消耗相當多的電能。從節能考慮，在小流量用水時(shí)宜由小泵供水。為了節能可就用一臺變頻小泵。其控制系統就這樣設計：
（1）小流量用水時(shí)，求出大泵在恒壓小流量供水時(shí)的頻率，設為（Hz）Qmin。
（2）大泵在恒壓小流量供水時(shí)，當Hz≤（Hz）Qmin，則變頻器的一個(gè)輸出繼電器（可編程的）工作，向專(zhuān)用PLC發(fā)出一個(gè)信息。
（3）PLC接受上述信息后：
（a）控制變頻器停止工作；
（b）變頻器停止后在其輸出側進(jìn)行切換操作：首先使變頻大泵交流接觸器脫開(kāi)，然后使小功率（如30kW）小泵接入；
（c）在變頻器輸出側切換好后，重新啟動(dòng)變頻器，恢復恒壓變量供水。
（4）由變頻器帶動(dòng)小泵（如30kW）進(jìn)行小流量恒壓供水，此時(shí)小泵具有自動(dòng)睡眠與自動(dòng)喚醒功能，具有小流量供水的較好節能效果。
（5）當用水流量增加，變頻器的輸出頻率上升，當Hz=（Hz）Qmin，變頻器的一個(gè)可編程輸出繼電器工作。整個(gè)供水系統的工作（2）、（3）所述，水機仍由小泵變頻恒壓供水不變。
（6）當用水流量繼續增大，變頻器的輸出頻率繼續上升，當Hz=（Hz）Qmin+ΔQ變頻器的另一個(gè)可編程輸出繼電器工作，并向專(zhuān)用PLC發(fā)出一個(gè)信息。
（7）PLC接受上述信息后
（a）控制變頻器停止工作；
（b）變頻器停止后在其輸出側進(jìn)行以下切換操作：先使小泵的變頻交流接觸器脫開(kāi)，然后使120kW大泵接入變頻；
（c）在變頻器輸出側切換好后，重新啟動(dòng)變頻器，恢復恒壓變量供水。
（8）由變頻器帶動(dòng)120kW大泵進(jìn)行小流量恒壓供水，例如由3臺大泵并聯(lián)，則較大供水功率可達120×3=360kW。
3.ABB智能型變頻供水設備的應用
變頻水泵的自動(dòng)睡眠和自動(dòng)喚醒控制方案已經(jīng)在具有PFC宏（泵和風(fēng)機控制）的ABB變頻器上應用。在自動(dòng)睡眠時(shí)，水泵自停， 不消耗電能，具有較好的節能效果。在停泵期間，為了維持供水，系統中設有一個(gè)小氣壓罐，在變頻泵自動(dòng)睡眠期間，由小氣壓罐維持供水。當氣壓罐壓力降低至某一設定值時(shí)，變頻水泵自動(dòng)喚醒，恢復恒壓供水。
利用ABB變頻器的上述功能可以設計成以下系列的智能型變頻給水設備：
（1）YLD-BP-S系列智能型生活變頻給水設備。
當用水流量小于一臺泵的額定流量時(shí)，由變頻泵B1變頻恒壓變量供水；當用水流量大于一臺泵在工頻情況下的額定流量時(shí)，工頻泵B21自動(dòng)投入與變頻泵B1并聯(lián)恒壓變量供水（當準變壓變量供水時(shí)，則每投入一臺工頻泵，恒壓值上升一個(gè)臺階ΔP，ΔP可按需設定）。
當用水流量進(jìn)一步減少時(shí)，變頻泵B1的轉速自動(dòng)下降以維持恒壓供水。當用水流量接近于零（接近的程度由調試者確定）時(shí)，變頻泵以接近零流量的低速運行。當低速運行T時(shí)間（T值可設定，改變）時(shí)，變頻水泵自停（睡眠），由氣壓罐維持供水；當氣壓罐壓力降至某一設定值時(shí)，變頻水泵自動(dòng)啟動(dòng)（喚醒）以維持恒壓供水。
具有恒壓（準恒壓）供水控制功能的ABB變頻器（具有PFC應用宏的ABB變頻器）具有以上控制功能。該變頻器的一個(gè)可編程輸出繼電器可帶動(dòng)一臺工頻泵。當工頻泵的數量多于可編程輸出繼電器的數目時(shí)，可用ND10模塊進(jìn)行擴展。
（2）YLD-BP-X系列智能型變頻穩壓工頻消防給水設備。
B0為變頻穩壓泵，由具有恒壓供水控制功能的變頻器控制
B1、B2、B3為工頻消防泵，由PLC控制
平時(shí)由變頻穩壓泵向消防管網(wǎng)充水穩壓使之處于準備消防狀態(tài)。當管網(wǎng)穩壓至設定壓力時(shí)，穩壓泵的流量接近于零并維持時(shí)間T（T可設定），變頻穩壓泵自動(dòng)停泵（睡眠）休息，由氣壓罐維持穩壓；當消防管網(wǎng)的壓力下降至某一設定值時(shí)，變頻穩壓泵自動(dòng)啟動(dòng)恢復恒壓穩壓（自動(dòng)喚醒）。變頻穩壓是間歇工作的，停歇的時(shí)間很長(cháng)，沒(méi)必，要設置備用泵，以降低造價(jià)。
當接到消防信號后，由PLC控制主消防泵（第，一臺）工頻啟動(dòng)，投入消防。其他各臺消防泵（含消防備用泵）由裝在消防管網(wǎng)上的電接點(diǎn)壓力表控制自動(dòng)投入或自動(dòng)退出。具體控制方式如下：在主消防泵已投入運行的條件下，如管網(wǎng)壓力不足（低于電接點(diǎn)壓力表設定的較低消防壓力），則由PLC控制，下一臺消防泵（包括備用泵）自動(dòng)投入以提供充足的消防流量。
消防結束，PLC可以接受人工指令，停止消防（所有消防泵停泵）。
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